井水固体潮分析结果及其在地震预报中的应用

本文利用天津市高村、河南省范县和北京市洼里三口井孔各两年的水位观测数据和相同测点的气压观测数据,进行时间域分析和频率域分析,求出了井水固体潮相对于体膨胀固体潮理论值的振幅比a和时间滞后△t以及井-含水层系统的气压效率B。分析结果表明,这几个井孔的记录灵敏度已接近Sacks-Evertson体积应变仪的水平。由分析结果可进一步求出含水层的体积压缩模量E_a、垂直压缩模量E_v和平均孔隙度n。 此外,三口井孔的分析结果还程度不同地反映了由于液态地核的动力学效应造成的地球勒夫数f随潮汐频率的变化。     

我国水震波研究的现状与动向

水震波指地震波引起的井孔水位的振荡现象。随着我国地震地下水动态观测井网的建设,这种现象越来越引起有关学者们的关注,尤其是近几年来对这一现象的研究取得了一些重要进展。 七十年代,首先在北京洼里井观测到水震波以来,已在100多个井孔中观测到了这类水位微动态现象。现已查明,上述具有记震能力的井孔——含水层系统中,井孔深度深者达3400m,其观测层的岩性有各种时代与各类成因的基岩,也有第四纪粉砂细砂层,地下水的类型有孔隙水、裂隙水、喀斯特水,有冷水、也有热水,观测方式上有静水位观测,也有动水位观测,由上可见水震波是普遍存在的水位微动态之一。     

长沙井数字化水位观测资料典型干扰分析

从自然环境、人为因素、观测技术系统和地球物理事件等方面总结长沙井水位在日常观测中可能遇到的干扰因素,分析不同干扰因素对长沙井水位观测数据产生的影响,归纳其干扰特征.结果表明,长沙井水位受到的自然环境干扰主要有气压、降雨和雷电等;人为干扰主要包括更换仪器、井房改造、清理排水管路和调节气氡进水量等;观测系统干扰主要为排水管...     

DX120数字液位计在水位观测中的应用

简要介绍了DX120数字液位计在北京国家地球观象台的使用情况,并给出了半年的观测结果.观测结果表明与LN-3水位仪相比,该系统产生的观测数据信噪比高,微动态显示清晰,基本无干扰现象.     

气枪震源信号波速变化计算中的水位影响及消除

气枪震源是一种重复性很高的人工震源.受激发条件改变影响,气枪信号一致性会有所下降.反褶积方法可以去除气枪信号中激发压力、沉放深度、位置移动等的影响,但信号中水位变化的影响难以通过反褶积消除.地震信号波速变化反映了介质应力及物理状态的变化.利用气枪信号计算的波速变化受水位变化影响不能完全反应真正的介质变化,对研究结果及后续分析和应用产生较大干扰.为消除气枪信号波速变化中水位变化的干扰,本文提出了一种消除水位影响的方法:(1)水位以△h =0.2 m为间隔分段,将各个水位区间内激发的所有气枪信号叠加;(2)计算所有水位区间内气枪信号的波速变化,得到波速变化与水位变化的关系;(3)进行最小二乘拟合得到水位变化与波速变化的关系式,并计算水位变化引起的波速变化;(4)初始波速变化减去水位变化引起的波速变化,得到消除水位后的介质波速变化.研究结果表明:大银甸水库水位变化引起的气枪信号波速变化率最大可迭10-2,波速变化与水位变化呈线性正相关,水位影响随震中距的增大而减小,相同震中距气枪信号受水位变化的影响大小与气枪信号穿过水体的多少有关.运用本文提出的去除水位影响的方法可较好地消除波速变化中的水位变化信息.     

数字化水位仪观测的苏门答腊大地震激发的地球球型自由振荡

利用LN-3型数字化水位仪的观测资料,采用功率谱密度估计方法,在没有对资料进行去固体潮处理的情况下,获得了2004年12月26日苏门答腊大地震激发的0S3～0S30基频球型自由振荡,并检测到2S1、1S2、1S3、2S5和2S6等5个谐频球型振荡,同时记录到一些明显的振型的谱线分裂现象。用水位观测资料提取了0S3、0S4和2S1等3个振型的谱线分裂周期,虽然3个振型均只得到2个单峰,但地球自由振荡谱线分裂现象的检测为研究地球的深内部结构提供了新的、不同类型的观测资料。研究表明,用数字化水位仪的观测资料可以提取到苏门答腊大地震激发的地球球型振荡,为地球自由振荡的研究提供了一种新的观测手段。     

云南强震前震中区水位变化特征分析

通过对2000年以来云南地区M_S≥6.0强震震中区(大姚、 永胜、 宁洱)水位观测资料的分析, 发现震中区水位在强震发生前具有一种共同变化特征, 即强震大多发生在水位上升至最高水位后的反向下降过程中。 震中区水位的这一异常共性, 有助于今后对云南强震的地点判定。 而强震震中区这种震前高水位的形成, 借助统计分析确定为降水所致。 水位上升使地壳构造应力得以积累, 水位下降使积累的应力骤然释放, 导致强震发生, 该项研究也为地球表层水运动的致震机制提供了一种解释。     

新疆04井水位固体潮加卸载响应比的研究

根据加卸载响应比理论,利用１９９０～１９９７年新疆０４井水位动态观测资料,分析了井水位对地球固体潮汐的响应。通过彼尔采夫滤波、气压和水位相关分析,剔除水位长趋势变化和气压的影响,计算出井水位固体潮体应变的响应率,合理地选取加载和卸载的时段,得出水位固体潮加卸载响应比,其值为１左右。水位固体潮加卸载响应比变化特征为年变平稳、幅度小,在中强地震活动时出现比值短期增高现象,异常大多出现在震前１～３个月内     

辽宁新民井静水位转折上升变化成因分析

新民静水位自2016年7月22日开始出现转折上升变化,至2016年9月水位最大上升幅度达1.2m,但同井水温变化平稳,未出现同步变化。通过对水位井观测系统、区域地质特征和周边环境等进行调查发现,水位井北东约50m处的大型挖土坑大量积水可能是造成水位转折上升变化的主要原因。结合该区地质特征、井水地球化学特征以及区域降水特征分析结果,显示水位转折上升变化与附近土坑开始大量积水在水源、空间、时间和强度上都存在明显的相关性。故认为新民井静水位大幅度转折上升变化为附近土坑降雨积水干扰所致,排除为地震前兆异常的可能。     

新疆04井水位突降异常的机理分析

通过04井地下不动力学条件和地球化学环境的综合分析，探讨了井水位突降异常变化的基本特征和相邻两并含水层孔隙压力动态的关系及相互作用过程。4b井喷（溢）水卸压是04井水位突降的直接原因。当04井的水位升高，水头高度达到并超过4b井井口的高度时，4b井开始喷水卸压，水头损失造成孔隙压力的降低而形成降落漏斗，造成04井水位突然下降，一旦4b井喷水停止，04井水位又开始上升并逐步恢复到正常水位高度。在04井水位持续突降变化阶段，可通过统计突降过程参数（如突降发生的频度、两次突降异常之间的时长等）判别地震前兆异常。     

小波分析在井水位的气压和潮汐改正中的应用

本文将小波分析方法应用于地下水位观测资料的气压和潮汐改正中。该方法利用小波将气压观测和理论重力固体潮资料分解为不同频段的时间序列,用最小二乘法求出气压和固体潮不同频段的响应系数,以消除气压和固体潮对水位的影响。用该方法计算的结果与一般线形回归分析方法得到的结果进行对比,发现该方法能更有效地分析和消除气压和固体潮对地下水位的影响。小波分解在井水位气压、潮汐改正中的应用以波动理论和振动理论为基础,它不仅考虑了观测资料的频率域特性,而且还能直接在时间域内计算出不同频率范围的气压系数和潮汐系数,具有明确的物理意义。     

Application of Wavelet Decomposition to Removing Barometric and Tidal Response in Borehole Water Level

Wavelet decomposition is used to analyze barometric fluctuation and earth tidal response in borehole water level changes. We apply wavelet analysis method to the decomposition of barometric fluctuation and earth tidal response into several temporal series in different frequency ranges. Barometric and tidal coefficients in different frequency ranges are computed with least squares method to remove barometric and tidal response. Comparing this method with general linear regression analysis method, we find wavelet analysis method can efficiently remove barometric and earth tidal response in borehole water level. Wavelet analysis method is based on wave theory and vibration theories. It not only considers the frequency characteristic of the observed data but also the temporal characteristic, and it can get barometric and tidal coefficients in different frequency ranges. This method has definite physical meaning.     

Application of Wavelet Decomposition to Removing Barometric and Borehole Water Tidal Response in Level

Wavelet decomposition is used to analyze barometric fluctuation and earth tidal response in borehole water level changes. We apply wavelet analysis method to the decomposition of barometric fluctuation and earth tidal response into several temporal series in different frequency ranges. Barometric and tidal coefficients in different frequency ranges are computed with least squares method to remove barometric and tidal response. Comparing this method with general linear regression analysis method, we find wavelet analysis method can efficiently remove barometric and earth tidal response in borehole water level. Wavelet analysis method is based on wave theory and vibration theories. It not only considers the frequency characteristic of the observed data but also the temporal characteristic, and it can get barometric and tidal coefficients in different frequency ranges. This method has definite physical meaning.     

井孔水位微动态形成机理的探讨

井孔地下水位微动态是地壳附加应力作用下形成的。地壳中产生附加应力的主要因素有地球固体潮、大气压力变动、降雨与地表水体的荷载及断层活动等。井孔水位微动态形成的基本过程是:产生附加应力→含水层变形与孔隙压力变化→含水层—井孔间产生水流运动→井孔水位发生升降。本文从岩土力学与地下水动力学的观点,对于上述过程中的重要环节进行了初步的探讨     

黄骅井水位对苏门答腊5次地震的同震响应初步研究

利用ARX模型分析了河北省黄骅井水位对气压和固体潮的响应特征,并利用该模型消除气压和固体潮对该井水位的影响,准确地提取了5次苏门答腊大震引起的同震水位变化异常.分析了该井水位对这5次地震的同震响应模式与震级和震源机制解的关系,初步探讨了引起该井水位同震变化复杂性的可能原因.认为,即使发生在同一地区,震源机制解基本相同的地震也会引起远距离同一井水位不同的响应特征,其响应幅度与发震震级有关,响应方式可能与井孔所处地区的局部应力应变状态或井-含水层系统的结构变化有关.     

深井水位固体潮的调和分析结果

使用Venedikov调和分析方法,对8口深井各一年或两年经气压改正后的水位记录,计算了水位固体潮相对于体应变固体潮的振幅比和相位差。本文从相位差的分析结果求解了含水层的渗透率,分析结果还显示出液态地核动力学效应引起的固体潮日波振幅比的共振现象。这是对以往其它观测手段得到的相应结果的支持,同时也说明了深井水位资料中含有非常丰富的地球物理信息。文中还对环境因素和井孔条件造成的某些效应做了探讨。     

地球动力学过程中的波动现象及其在地震预报中的应用

讨论了地球内部的波动现象与构造及地震间的关系。引进了４类广义构造波。它们是：表现为地球不同年代的综合构造运动结果的超长周期构造波；由地震活动性迁移，即所谓地震活动波所反映的长周期（不同类型与不同速度的，周期从几年到几十年）构造波；由地震前兆三阶段发展过程反映出的中等周期（从几月到几年）构造波；以及由地下水位、地倾斜、重力、地震波、电磁辐射、地声等的变化所记录的短周期（从几分到几天）构造波。地震活动波又有３类，可分别用广义瑞利型构造波、广义洛夫型构造波及广义导波型构造波来解释。最后，研讨了地球内部波动现象在地震研究中的应用，包括它们在地震危险性分析与地震区划、地震预报以及地震成因研究中的应用。     

华蓥山地区4口井水位潮汐动态特征研究

本文选择沿华蓥山断裂带分布的荣昌等4口观测井,利用Baytap-G潮汐分析方法,计算各井水位和气压及理论固体潮的潮汐振幅谱,比较其潮汐频谱差异,通过对主要潮汐分波振幅的回归计算定量分析各井水位受气压潮和固体潮影响的大小。基于对井水位正常动态的认识,选择各井水位潮汐的主要分波,对井水位长时序数据进行分析计算,提取水位潮汐响应特征参数(振幅比和相位差),进而探讨特征参数动态变化特征。最后对井水位受气压潮和固体潮影响的差异原因进行了初步探讨。结果表明,荣昌井水位主要受气压作用的影响,北碚、大足、南溪三口井水位受固体潮-气压潮综合作用的影响,而荣昌井水位只受气压潮影响可能与该井所处含水层裂隙发育且该井未下设止水套管有关;荣昌井P_1S_1K_1波和南溪井M_2波振幅比和相位差在几次大震后没有明显变化,说明地震波没有使井孔与含水层之间的水流交换发生显著变化,而北碚井和大足井M_2波振幅比和相位差分别在汶川和芦山地震时发生变化,反映了地震波的疏通影响。     

<Emphasis Type="Italic">M</Emphasis>9 Tohoku Earthquake Hydro- and Seismic Response in the Caucasus and North Turkey

Presently, there are a lot of observations on the significant impact of strong remote earthquakes on underground water and local seismicity. Teleseismic wave trains of strong earthquakes give rise to several hydraulic effects in boreholes, namely permanent water level changes and water level oscillations, which closely mimic the seismograms (hydro-seismograms). Clear identical anomalies in the deep borehole water levels have been observed on a large part of the territory of Georgia during passing of the S and Love–Rayleigh teleseismic waves (including also multiple surface Rayleigh waves) of the 2011 Tohoku M9 earthquake. The analysis carried out in order to find dynamically triggered events (non-volcanic tremors) of the Tohoku earthquake by the accepted methodology has not revealed a clear tremor signature in the test area: the Caucasus and North Turkey. The possible mechanisms of some seismic signals of unknown origin observed during passage of teleseismic waves of Tohoku earthquake are discussed.     

地下水位与应变的相关性分析

根据弹性动态理论，变形介质中流体的动态，是由封闭含水层所受压力变化引起的。利用川－18井水位与仁和台钻孔应变资料，使用最大相关系数方法进行分析，结果表明在强震的孕育、发展的某一阶段，测点处的应力－应变场对于水位的变化起主导作用，这种相关性也可以作为异常判据。